1、泡沫盾構(gòu)施工技術(shù)與工法特點(diǎn)土壓平衡盾構(gòu)施工過程中, 土壓室內(nèi)的土料起著平衡開挖面的水、土壓力, 支撐開挖面的作用。因此這種土料須具有良好的塑性變形、軟稠度、內(nèi)摩擦角小及滲透率小等。一般施工路線的土質(zhì)不能完全滿足這些特性, 所以要進(jìn)行土壤改良。常用的土壤改良劑為水、膨潤(rùn)土、粘土和化學(xué)泡沫等。使用泡沫對(duì)開挖土進(jìn)行改良的盾構(gòu)施工法(簡(jiǎn)稱泡沫盾構(gòu)工法) 適于沙礫層到粘性土層等土質(zhì)施工。該法已經(jīng)在歐洲、日本和國(guó)內(nèi)的地鐵隧道施工中廣泛采用。1 泡沫盾構(gòu)施工法及特點(diǎn)泡沫盾構(gòu)施工法即用由特殊發(fā)泡材料和壓縮空氣制成30400m 的細(xì)小齒狀氣泡, 代替一直在加泥式土壓平衡盾構(gòu)法中作為主要添加材料的粘土和膨潤(rùn)土等。

2、該施工法有如下特點(diǎn)。1) 粘性土地基中, 泡沫起著界面活性劑的作用, 可有效防止開挖土附著于刀盤上和土壓室內(nèi)壁, 防止泥餅現(xiàn)象, 使掘進(jìn)工作順利地進(jìn)行。2) 沙性土和砂礫土地基中, 泡沫的支承作用使開挖土的流動(dòng)性提高, 土壓室內(nèi)泥土不會(huì)產(chǎn)生擁堵, 刀盤及螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩減小, 刀具磨損減小, 從而有利于盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)。3) 微細(xì)泡沫置換了土顆粒中的空隙水, 提高了土的止水性, 能較容易地開挖地下水位較高的砂礫土地基, 而且可以有效地防止螺旋輸送機(jī)泥水噴涌。4) 泡沫可壓縮性使開挖面的土壓力波動(dòng)減小, 在不影響開挖面穩(wěn)定的同時(shí)保證順利掘進(jìn)。5) 排出土中的泡沫在短時(shí)間內(nèi)會(huì)逐漸消除,另外由于泡沫中

3、的特殊發(fā)泡材料是少量的, 因此排出的碴土很快就可以恢復(fù)到注入泡沫前的狀態(tài), 碴土處理問題容易解決。6) 由于未使用粘土、膨潤(rùn)土, 這就避免了隧洞內(nèi)外的污染, 有助于保持良好的工作環(huán)境。7) 泡沫注入設(shè)備和制作設(shè)備比加泥設(shè)備規(guī)模小, 設(shè)備布置、安裝更便利。2 泡沫的制作及用量211 泡沫的制作泡沫盾構(gòu)工法所使用的泡沫是用專用原料和水制成的混合液與空氣通過泡沫發(fā)生器制成的。這種專用原料主要是特殊發(fā)泡劑和泡沫添加劑。特殊發(fā)泡劑是由各種表面活性劑經(jīng)過特別調(diào)配制成, 它的水溶液被稱為A 型特殊發(fā)泡材料,主要用于粘性土及含水量較少的砂質(zhì)土。泡沫添加劑是用礦漿為主要原料的高分子水溶液。如果將特殊發(fā)泡劑的比例

4、降低, 代之以泡沫添加劑, 那么所形成的水溶液稱之為B 型特殊發(fā)泡材料。一般來說, 由B 型特殊發(fā)泡材料制成的泡沫比用A 型特殊發(fā)泡材料制成的泡沫更穩(wěn)定, 尤其是止水性能更佳。因此, B 型特殊發(fā)泡材料主要用于含水沙礫地質(zhì)及地下水位較高的砂質(zhì)土。212 泡沫材料的用量泡沫的注入量因土沙情況及泡沫特性的不同而異。泡沫的混合率Q 是泡沫注入的比率(注入的泡沫體積/ 被開挖土的體積) , Q 值常根據(jù)55CoM 用戶篇建筑機(jī)械化2005 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)際情況綜合考慮, 一般最低20 %。在需要防止附著的情況下, Q 需達(dá)到30 %。3 泡沫土的處理通常泡沫土的處理可用特殊滅泡材料, 它是特殊滅泡

5、劑的水溶液或者特殊滅泡劑與滅泡添加劑的水溶液。一般說來, 用A 型特殊發(fā)泡材料所制作成的泡沫其滅泡性較好, 含有泡沫的碴土運(yùn)出時(shí)會(huì)自然滅泡, 因此可不使用特殊滅泡材料。與此相對(duì), 由B 型特殊發(fā)泡材料制成的泡沫難以自然滅泡, 有必要使用特殊滅泡材料, 這樣含有泡沫的土就能較容易地恢復(fù)到原來的土質(zhì)狀態(tài)。特殊滅泡材料的使用量原則上是添加在開挖土中的特殊發(fā)泡材料用量的10 %。4 泡沫系統(tǒng)的組成1) 發(fā)泡材料制作設(shè)備發(fā)泡材料的制作設(shè)備包括泡沫添加劑散布裝置、發(fā)泡材料溶解槽、儲(chǔ)存罐及發(fā)泡材料洞內(nèi)輸送泵。它們既可以安裝在地面上, 也可安裝在洞內(nèi)。在使用A 型特殊發(fā)泡材料的時(shí)候, 可不用泡沫添加劑散布裝置。2) 泡沫注入設(shè)備泡沫注入設(shè)備如圖1 所示。壓縮空氣和送至洞內(nèi)的特殊發(fā)泡材料分別通過空壓機(jī)和發(fā)泡材料注入泵, 經(jīng)泡沫控制裝置送出。由泡沫控制裝置進(jìn)行流量控制的壓縮空氣和特殊發(fā)泡材料經(jīng)過泡沫發(fā)生器生成齒狀泡沫, 注入到開挖面或土壓室內(nèi)。注入泵、空壓機(jī)及泡沫控制裝置一般被組裝在盾構(gòu)后配套拖車上, 泡沫發(fā)生器則位于盾壓機(jī)內(nèi)或后配套拖車中。3) 泡沫控制裝置泡沫控制裝置是由流量計(jì)、壓力計(jì)、泡沫劑量控制閥、空氣流量控制閥、電腦等構(gòu)成的, 使用時(shí)用電腦自動(dòng)控制發(fā)泡材料和空氣流量, 以保持設(shè)定的泡沫混合率和膨脹